В начале семидесятых годов XIX века в маленьком посёлке Модвилл американского штата Огайо некий предприимчивый человек решил построить лесопилку. Событие так и осталось бы незамеченным, не вознамерься изобретатель оснастить её двигателем собственной конструкции. Причём механизм должен был работать самостоятельно (без использования энергии пара или воды), непрерывно и неограниченно долго. Абсолютно уверенный в осуществимости этой идеи, американец не удосужился даже изготовить модель своего детища, а сразу же принялся за строительство.
На мощные опоры высотой около 4,5 метров он водрузил огромную бочку, вмещавшую сто вёдер воды, и вместе с семьёй наполнил её вручную. Предполагалось, что вода из бочки польётся по трубе в небольшой бочонок, стоящий на земле, а по пути будет вращать водяное колесо. Система ремней и рычагов приведёт в движение насос и пилу; насос станет перекачивать воду из бочонка наверх, а пила — превращать брёвна в доски. Закупив достаточно леса, изобретатель нанял рабочих и объявил, что пускает свою лесопилку в ход. Посмотреть на диковинную машину собрались сотни людей. Кран открыли, колесо повернулось, и, под хохот собравшихся, вода из переполнившегося бочонка потекла на землю. Попытка построить постоянно действующий источник даровой энергии провалилась. Хозяин лесопилки в затее разочаровался, продал всё, на что нашлись покупатели, и занялся более реальным делом.
«Errare humanum est» (с лат. «человеку свойственно заблуждаться»), — сказал гражданин Груздев оперуполномоченному Шарапову в знаменитом многосерийном фильме. Действительно, свойственно; едва ли не ежедневно мы совершаем массу ошибок, больших и малых, имеющих печальные последствия и не имеющих; мы глубоко убеждены в каких-либо ложных положениях и отрицаем то, что со временем оказывается истиной. Впрочем, без этого наша жизнь вполне могла бы утратить какие-то привлекательные черты: скучно жить в мире, населенном безошибочными, бездушными автоматами. Некоторые из человеческих заблуждений оказались настолько крепкими и долговечными, что даже получили «титул» величайших. Всего их семь. Вот они: квадратура круга, трисекция угла, удвоение куба, подвижность ртути, философский камень, эликсир жизни и вечный двигатель . Первые три — знаменитые геометрические задачи древности — ждали своего решения несколько тысяч лет. Их неразрешимость была доказана окончательно лишь в XIX веке. Ушли в прошлое попытки найти философский камень — средство, позволяющее любые металлы превращать в золото, так как подобный способ был найден современной наукой, но оказался чересчур громоздким и потому нерентабельным.
Центробежный насос секционный ЦНСМ
... центробежных насосов. Самая простая схема однопоточного насоса приведена на рис.1 . Насос этот одноколенный с односторонним подводом воды к колесу. ... насосы однокорпусные и секционного типа. В первых корпус насоса имеет только один разъем в горизонтальной плоскости, проходящей через ось вала насоса; у насосов секционного ... на период пуска, остановки и работы турбогенератора. Рабочая жидкость - масло ...
Что же касается вечного двигателя — «perpetuum mobile», — то, несмотря на открытие в середине XIX века закона сохранения энергии, полностью исключающего возможность создания такого устройства, попытки работы в этой области продолжаются и в наши дни. Повышение интереса к проблеме «вечного двигателя» в последнее время не случайно. Оно определяется не только современной ситуацией в энергетике, но и актуальными проблемами экологии, тесно с ней связанными. Против соблазна услышать, что эти проблемы могут быть решены сразу, «под корень», не в силах устоять и некоторые, даже, казалось бы, достаточно образованные люди. Тема вечных двигателей в последнее время очень актуальна. Именно поэтому я и решил провести исследование на эту тему.
Суть устройства
Всякое ложное искусство, всякое суемудрие длится лишь положенное ему время, так как, в конце концов, оно разрушает само себя, и высшая точка его развития есть вместе с тем начало его крушения. И. Кант.
не используя
существенный шаг и в энергетике, и в развитии производительных сил в целом
(XIII-XVIII века)
до последней четверти XIX века
Третий период развития вечных двигателей продолжается и теперь . Этот период характерен тем, что современные изобретатели вечных двигателей в отличие от своих коллег, работавших в предыдущие времена, знают о существовании научных законов, исключающих возможность его создания. Поэтому они пытаются создать вечные двигатели совсем другого рода . Такой вечный двигатель не должен нарушать закон сохранения энергии — первый закон термодинамики. Здесь все в порядке. Но он должен действовать вопреки второму закону термодинамики. Этот закон определенным образом ограничивает «превращаемость» одних форм энергии в другие. Такой двигатель был назван вечным двигателем второго рода.
Простейшим двигателем второго рода был бы такой, который, получая тепло от окружающей среды (например, от воды или атмосферного воздуха), полностью или частично превращал бы его в работу. Он позволил бы обойтись не только без затраты органического или ядерного топлива, но и без загрязнения окружающей среды. Есть за что бороться! Но второй закон термодинамики это превращение запрещает, а поскольку этот закон известен и существует, изобретателям не остается ничего другого, как бороться именно с ним. Нападки на второй закон ведутся ими с самых разных сторон — физической, философской и даже политической. Эта борьба вокруг второго закона термодинамики составляет, по существу, основное содержание третьего периода истории вечных двигателей.
утопии к науке
от науки к утопии
Итак, мы выяснили, что вечный двигатель — это воображаемое устройство, способное производить работу в нарушение первого (вечный двигатель первого рода) или второго (вечный двигатель второго рода) законов термодинамики. Вечные двигатели второго рода используют либо разницу температур, либо разницу давлений в разные времена суток. Но вечные двигатели второго рода немногочисленны. Поэтому я буду исследовать вечные двигатели первого рода
Вечный двигатель
... работу без получения энергии извне. Вечный двигатель 1-го рода противоречит закону сохранения и превращения энергии и поэтому неосуществим. Вечный двигатель второго рода воображаемая тепловая машина, которая в ... его слова, очень важные для понимания проблемы вечного двигателя, сказанные в конце XV века: «Поиск конструкции вечного колеса — источника вечного движения — можно назвать одним из наиболее ...
История
Бхаскара Ачарья (1114-1185 года) «Сиддханта Сиромани» (около 1150 года)
«perpetuum mobile».
В тексте говорится о двух вариантах ВД1 — с молоточками и с ртутью. Начнем с первого. Из текста в сочетании с рисунком идею изобретения можно понять. Поскольку число молоточков на ободе колеса нечетное, всегда с одной стороны их будет больше, чем с другой. В данном случае слева будет четыре молоточка, а справа — три. Следовательно, левая сторона колеса будет тяжелее правой и колесо, естественно, повернется по направлению против часовой стрелки. Тогда следующий молоточек повернется в том же направлении и перекинется на левую сторону, снова обеспечивая ее перевес. Таким образом, колесо будет постоянно вращаться. Идея колеса с грузами или тяжелой жидкостью, неравномерно распределенными по окружности колеса , оказалась очень живучей. Она разрабатывалась в самых различных вариантах многими изобретателями в течение почти шести веков и породила целый ряд механических ВД1 .
магнитном ВД1
стержень может двигаться по окружности подобно стрелке часов
Несмотря на явную неработоспособность такого устройства, сама идея воспользоваться магнитными силами для создания двигателя была совершенно новой и очень интересной. Она породила в дальнейшем целое семейство. В конечном счёте, не нужно забывать, что и современный электродвигатель работает на магнитном взаимодействии статора и ротора. Несколько позже появились и гидравлические ВД1. Идеи, положенные в их основу, не были столь новыми. Они опирались на опыт античных водоподъемных сооружений и средневековых водяных мельниц.
Мы выяснили, что вечные двигатели первого рода могут быть трёх типов:
- механические;
- магнитные;
- гидравлические.
Механические ВД
Все механические ВД1 основаны на одной и той же идее, идущей от д’Оннекура: создании постоянного неравновесия сил тяжести на колесе или другом постоянно движущемся под их действием устройстве. Это неравновесие должно вращать колесо двигателя, а от него приводить в действие машину, выполняющую полезную работу. Все такие двигатели можно разделить на две группы, отличающиеся видом груза — рабочего тела.
«твердотельными»
Мариано ди Жакопо из Сиены (недалеко от Флоренции)
Из рисунка видно, что двигатель представлял собой колесо с расположенными по окружности равными грузами. Каждый рычаг, на котором закреплен груз, снабжен опорной деталью, установленной под углом 90° к рычагу. Поэтому грузы на левой стороне колеса, находящиеся по горизонтали на большем расстоянии от оси, чем справа, должны всегда поворачивать его по часовой стрелке и заставлять непрерывно вращаться.
жидкость, переливающаяся при его вращении
Все последующие проекты механических ВД1 как с жидкими, так и с твердыми грузами, в сущности, повторяли ту же идею: создать так или иначе постоянный перевес одной стороны колеса над другой и тем заставить его непрерывно вращаться . Можно было вместо одного колеса использовать несколько связанных между собой колес. Можно было сделать грузы в виде перекатывающихся шаров или роликов или тяжелого ремня. Была даже идея заставить колесо катиться, сделав его в виде барабана, разделенного вертикальной перегородкой. По обе ее стороны должны были быть залиты две жидкости разной плотности (например, вода и ртуть).
Характеристика роторно-поршневого двигателя
... двигателей. Соавтор изобретения роторно-поршневого двигателя (так называемого двигателя Ванкеля), конструкция которого показана в 1957 вместе с инженером компании NSU Вальтером Фройде (W. Froude), которому и принадлежала идея данной двигателя. Ванкель ... неподвижно закреплена на корпусе двигателя. С ней в зацеплении находится шестерня ротора который с зубчатым колесом как бы обкатывается вокруг ...
Магнитные ВД, Петра Пилигрима
Для разбора можно рассмотреть интересный и оригинальный магнитный ВД1 Джона Уилкинса. Схема этого двигателя представлена на рисунке. К шаровому магниту, расположенному на стойке, ведут два наклонных желоба: один прямой, установленный выше, и другой — изогнутый, установленный ниже. Изобретатель считал, что железный шарик, помещенный на верхний желоб, покатится вверх, притягиваемый магнитом. Но так как перед магнитом в верхнем желобе сделано отверстие, шарик провалится в него, скатится по нижнему желобу и через его изогнутую часть снова выскочит наверх и двинется к магниту. Кажущаяся правильность этой конструкции маскирует несостоятельность этого ВД1.
Основное заблуждение сводится к тому, что если даже магнит достаточно силен, чтобы притянуть шарик от нижней точки, то он тем более не даст ему провалиться через отверстие, расположенное совсем рядом. Если же, наоборот, сила притяжения будет недостаточна, то шарик просто не сможет подняться.
Гидравлические ВД
гидравлику
как использовать напор воды
безостановочно двигаться, не совершая никакой дополнительной работы
И такие идеи появились — как на основе использования уже известных явлений, так и в связи с новыми физическими открытиями. Первая из идей, о которой нужно вспомнить, — использование сифона. Это устройство, известное еще с античных времен (оно упоминается у Герона Александрийского), использовалось для переливания воды или масла из сосуда, расположенного выше, в другой, расположенный ниже. Преимущество такого простого устройства, используемого и до сих пор, заключается в том, что можно отбирать жидкость из верхнего сосуда сверху, не делая отверстия в его дне или стенке. Единственное условие работы сифона — полное предварительное заполнение трубки жидкостью. Поскольку, между верхним и нижним сосудами существует разность уровней, то высота столба жидкости в длинном колене трубки будет больше, чем в коротком. Естественно, что жидкость будет самотеком переливаться из верхнего сосуда в нижний. изобретение вечный двигатель
Возникает вопрос — как же можно использовать сифон для подъема воды, если его назначение обратное — слив воды? Однако именно такая парадоксальная идея была выдвинута около 1600 года и описана в книге «Новый театр машин и сооружений» (1607 год) городским архитектором Падуи (Италия) Витторио Зонка . Она заключалась в том, чтобы сделать верхнее, короткое колено сифона толще — больше по диаметру, как показано на рисунке. В этом случае, считал Зонка, вода в левом, толстом колене, несмотря на его меньшую, высоту перевесит воду в тонком колене и сифон потянет ее в противоположном направлении — из нижнего сосуда в верхний.
«Сила, которая проявляется в толстом колене, будет тянуть то, что входит через более узкое колено»
Вечные двигатели: история проблемы
... долгое время без привлечения энергии со стороны. II. ИСТОРИЯ ПРОБЛЕМЫ Первое упоминание о вечном двигателе ученые обнаружили в древней санскритской рукописи "Сиддхантасиромани", написанной ... литературных источниках тех времен содержатся описания "вечных двигателей", основанных на использовании энергии воды. Основным элементом таких двигателей являлся спиральный водяной подъемник, так называемый, ...
Вот мы и рассмотрели разные типы ВД.
Можно составить такую схему:
Заключение
В заключении, конечно, хочется сказать, что вечный двигатель — это идея заманчивая, но не состоятельная. Первый и второй законы термодинамики обойти нельзя. В своей работе я рассмотрел некоторые проекты (которых существует бесчисленное множество) вечных двигателей первого рода. Идеи создать вечный двигатель уже давно ушли в прошлое, но есть такие люди, которые занимаются этим и сейчас. Несмотря на то, что, казалось бы работа не актуальна, её востребованность трудно недооценить: человечество с постоянным наращиванием потребительских мощностей нуждается в дешевом (а лучше бесплатном) источнике энергии, на роль которого неплохо подошел бы вечный двигатель.
Список литературы
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovaya/vechnyie-dvigateli/
1) Ребане К.К. Энергия, энтропия, среда обитания. Таллин: Валгус, 1984.
2) Стырикович М.А. Шпильрайн Э.Э. Энергетика. Проблемы и перспективы. М.: Энергоатомиздат, 1982.
3) Более чем достаточно?: Пер. с англ. / Под ред. Р.Кларка. М.: Энергоатомиздат, 1984.
4) Второе начало термодинамики / С. Карно, В.Томсон-Кельвин, Р. Клаузиус, Л. Больцман, М. Смолуховскйй. М. — Л.: Гостехтеоретиздат, 1934. С. 310.
5) Даннеман Ф. История естествознания. Т. II, М.: ОНТИ, 1936. С. 79.
6) Кузнецов Б.Г. История энергетической техники. М.-Л.: Гостехиздат.: Вып. 2. 1935.
7) Бродянский В.М., Фратшер В., Михалек К. Эксергетический метод и его приложения. М: Энергоатомиздат. 1988.
8) Бродянский В.М. Энергия — проблема качества // Наука и жизнь. 1982. №3. С. 88-95.
9) Ресурсы сети Internet
